CN111763642A - 能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌f-e8-1、应用及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微生物处理生产废水技术领域，具体涉及一种能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌及上述的松鼠葡萄球菌在处理发酵生产废水中的应用。能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F‑E8‑1，该菌株在高盐环境下快速降解有机酸和/或氨基酸发酵生产废水中的残糖中的应用、以及应用方法，是本发明所要重点保护的范围。本发明通过微生物菌株来对特定的发酵生产废水进行处理，具有运作成本低、消耗少、效率高、工适应性强、运行较为稳定、操作管理便捷等特点等显著优点；本发明所提供的松鼠葡萄球菌，具有优异的耐高盐性能，在盐份含量高的废水水体处理过程中，处理效果好；采用本发明的菌株处理高盐废水，耗时短，且处理效果佳。
Description
技术领域
本发明属于微生物处理生产废水技术领域，具体涉及一种能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌，还涉及上述的松鼠葡萄球菌在处理发酵生产废水中的应用以及应用方法。
背景技术
发酵废液是指氨基酸生产过程中发酵液经沉降、膜过滤等方式提取氨基酸后排放的废液，属于高浓度有机废液，其中含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、糖类及多种微量元素，具有高浓度、高悬浮物、高粘度、难降解的特点，是一种治理难度很大的工业废水。
谷氨酸行业主要采用“硫酸铵提取”和“高温造粒”技术，回收废液中无机盐并制备高氮有机肥产品。然而由于废液含有2.5～3%难以被微生物降解利用的残糖，导致浓缩过程中物料粘度增加、沸点升高，无法实现完全干燥，因此，有必要加强残糖的降解。
目前现有发酵废液处理方法主要有：蒸发浓缩法、膜分离工艺等物理处理法；絮凝法，中和法、加热沉淀法、离子交换和电渗析等化学处理法和生物处理法。但物理处理法和化学处理法因工艺流程长、占地大、资源利用差、处理费用高而难于在实际中推广。污水处理的生物法，就是利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。生物法处理污水具备运作成本低、消耗少、效率高、工适应性强、运行较为稳定、操作管理便捷等特点等显著优点而备受人们的青睐，有极大的竞争优势和应用潜力。但是普通的微生物不具有耐盐特点，难以适合采油废水等类似高盐度废水的处理。
CN109136095A一种味精发酵生产废水回收利用工艺，其包括如下步骤：1）废水首先排入到酸碱调节池，通过添加KOH溶液调整废水的pH为6～6.5；2）从酸碱调节池排出的废水进入微生物反应池，然后添加5-7wt%的稻草粉和3-5wt%的 豆粕，200rpm搅拌120min，再按照5-7%的接种量接种小球藻藻液，培养12-24h，按照6-9%的接种量接种里氏木霉菌液，继续培养12h，再按照8-10%的接种量接种黑曲霉菌液，继续培养 48-72h，过滤收集藻体和菌体，滤液用于制备肥料或者饲料。
上述的工艺中，采用三种微生物，能够有效地利用废水来制备微生物蛋白，同时净化了废水，但是对于这三种微生物是否具有高耐盐性能以及在高盐环境下是否也具有良好的净化废水的能力，上述的专利并未涉及。而事实上，在有机酸及氨基酸发酵生产废水中，盐含量非常高，若采用微生物处理上述废水，微生物必须具有优异的耐盐性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型耐盐高效降解菌，该菌可在高盐环境下快速降解有机酸及氨基酸发酵生产废水中的残糖，用于处理高盐废水耗时短，效果好，且处理成本低。固液分离除去菌体后，可浓缩回收发酵废水所含粗盐。
本发明通过向高盐发酵废水处理系统中投加耐高盐高效降解的松鼠葡萄球菌，加速微生物对污染物的降解，提高系统的生物处理效率，达到快速降解发酵废水中残糖的目的，并通过固液分离除去菌体后，浓缩回收发酵废水所含粗盐。
本发明所提供的能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1，该菌株已于2020年3月6日保藏于中国典型微生物保藏中心，保藏号编号CCTCC NO. M2020052，保藏地址：中国湖北省武汉市武汉大学保藏中心202号。
上述松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1菌株的16sRNA其核苷酸序列如序列表1所示。
上述的菌株在高盐环境下快速降解有机酸和/或氨基酸发酵生产废水中的残糖中的应，是本发明所要重点保护的范围。
以上的发酵生产废水为谷氨酸、苏氨酸、色氨酸、赖氨酸、柠檬酸、苹果酸发酵完毕后各工艺环节综合产生的浓缩或未浓缩废水；发酵生产废水其盐分含量在5～40%之间。
松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1的应用方法，包括以下的步骤：
调节高盐发酵废水氨基氮含量至0.5～1.0%，pH在3.0～9.0之间，将松鼠葡萄球菌株按照0.1～1.0%的接种量接种至废水中，于25～37℃通风培养24～72小时。通风培养至废水残糖≤0.2%时停止，固液分离除去菌体后，浓缩回收发酵废水所含粗盐。
固液分离步骤中，采用板框压滤、碟片离心、管式离心中的任一种方式进行固液分离。
固液分离时，板框滤布目数≥200目，离心机离心力≥6000g。
粗盐回收时，采用先多效蒸发或强制循环蒸发，随后流化床干燥，干燥温度60～120℃。
优选的，上述的应用方法，包括以下的步骤：
调节高盐发酵废水氨基氮含量至0.8%，pH在6.0，将松鼠葡萄球菌株按照0.5%的接种量接种至废水中，于33℃通风培养至废水残糖≤0.2%时停止培养，固液分离除去菌体后，浓缩回收发酵废水所含粗盐。
在以上的应用方法中，温度、接种量和培养时间对降解量的影响显著。温度过低大大延长发酵时间。接种量和培养时间过长会直接增加生产成本。发酵废水氨基氮含量和pH同样会对菌体总量造成影响。温度低会延长发酵时间，而温度过高则会对微生物产生有害影响，最佳发酵温度为25-37℃之间。
接种量增加到一定程度后, 对系统降解速度和降解效果影响变化不大。最佳接种量在0.1%-1%之间。
本发明人通过付出了创造性的劳动，获得的该菌株处理上述的发酵生产废水最佳的处理条件。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明通过微生物菌株来对特定的发酵生产废水进行处理，避免了物理和化学处理方法中工艺流程长、占地大、资源利用差、处理费用高的缺点；具有运作成本低、消耗少、效率高、工适应性强、运行较为稳定、操作管理便捷等特点等显著优点；
（2）本发明所提供的松鼠葡萄球菌，具有优异的耐高盐性能，在盐份含量高的废水水体处理过程中，处理效果好；
（3）采用本发明的菌株处理高盐废水，耗时短，且处理效果佳；
（4）通过本发明的松鼠葡萄球菌菌株处理后的废水，经过固液分离除去菌体后，可浓缩回收发酵废水所含粗盐。
附图说明
图1为松鼠葡萄球菌镜检图片；
图2为松鼠葡萄球菌菌落。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
本发明在处理高盐发酵废水时，采用的菌株为能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1，该菌株已于2020年3月6日保藏于中国典型微生物保藏中心，保藏号编号CCTCC NO: M 2020052，保藏地址：中国湖北省武汉市武汉大学保藏中心202号。
上述松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1菌株的16sRNA其核苷酸序列如序列表1所示。
在高盐发酵废水处理系统中投加耐高盐高效降解的松鼠葡萄球菌，以达到快速降解发酵废水中残糖的目的，并通过固液分离除去菌体后，浓缩回收发酵废水所含粗盐，具体的步骤如下：
取含盐38%，含糖量3.16%的谷氨酸废水装入发酵罐，加入蛋白胨调节废水中氨基氮含量至0.8%，pH：8.2，发酵温度为35℃，按照1%接入12×108cfu g- 1松鼠葡萄球菌，通风培养30小时后，其含糖量降至为0.18%。
采用板框压滤固液分离，板框滤布目数200目，滤液采用先多效蒸发，随后流化床干燥，干燥温度80℃，制得硫酸铵含量 92.9%的粗盐。
实施例2
松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1处理高盐发酵废水的步骤如下：
向高盐发酵废水处理系统中投加耐高盐高效降解的松鼠葡萄球菌，达到快速降解发酵废水中残糖的目的，并通过固液分离除去菌体后，浓缩回收发酵废水所含粗盐。
取含盐21%，含糖量1.75%的谷氨酸废水装入发酵罐，加入蛋白胨调节废水中氨基氮含量至1.0%，pH：5.0，发酵温度为33℃，按照1%接入12×108cfu g- 1松鼠葡萄球菌，通风培养35小时后，其含糖量降至为0.14%。
采用板框压滤固液分离，板框滤布目数600目，滤液采用先多效蒸发，随后流化床干燥，干燥温度80℃，制得硫酸铵含量 92.5%的粗盐。
实施例3
松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1处理高盐发酵废水的步骤如下：
取含盐12%，含糖量1%的谷氨酸废水装入发酵罐，加入蛋白胨调节废水中氨基氮含量至0.55%，pH：5.8，发酵温度为30℃，按照1%接入17×108cfu g- 1松鼠葡萄球菌，通风培养37小时后，其含糖量降至为0.06%。
通过碟片离心机固液分离，离心机离心力6000g，滤液采用先多效蒸发，随后流化床干燥，干燥温度100℃，制得硫酸铵含量 92.3%的粗盐。
实施例4
松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1处理高盐发酵废水的步骤如下：
取含盐9.6%，含糖量0.75%的赖氨酸废水装入发酵罐，加入蛋白胨调节废水中氨基氮含量至0.65%，pH：8.5，发酵温度为37℃，按照1%接入20×108cfu g- 1松鼠葡萄球菌，通风培养28小时后，其含糖量降至为0.05%。
通过碟片离心机固液分离，离心机离心力21380g，滤液采用先多效蒸发，随后流化床干燥，干燥温度60℃，制得硫酸铵含量 91.8%的粗盐。
实施例5
松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1处理高盐发酵废水的步骤如下：
取含盐5%，含糖量2%的赖氨酸废水装入发酵罐，加入蛋白胨调节废水中氨基氮含量至0.80%，pH：4.5，发酵温度为30℃，按照1%接入20×108cfu g- 1松鼠葡萄球菌，通风培养33小时后，其含糖量降至为0.14%。
通过碟片离心机固液分离，离心机离心力19000g，滤液采用先多效蒸发，随后流化床干燥，干燥温度90℃，制得硫酸铵含量 91.4%的粗盐。
实施例6
松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1处理高盐发酵废水的步骤如下：
取含盐5%，含糖量2%的柠檬酸废水装入发酵罐，加入蛋白胨调节废水中氨基氮含量至0.55%，pH：9.5，发酵温度为27℃，按照1%接入15×108cfu g- 1松鼠葡萄球菌，通风培养42小时后，其含糖量降至为0.16%。
通过碟片离心机固液分离，离心机离心力2500g，滤液采用先多效蒸发，随后流化床干燥，干燥温度90℃，制得硫酸铵含量 92%的粗盐。
实施例7
实施例1、2、3、4、5、6中的粗盐回收率相比较的结果如下表1所示：
表1 实施例对发酵生产废水处理的效果
| 处理 | 高盐废水含盐量% | 温度℃ | 通风时长（H） | 初始残糖量% | 降糖量% | 粗盐含量% |
| 实施例1 | 38 | 35 | 30 | 5.6 | 0.18 | 92.9 |
| 实施例2 | 21 | 33 | 35 | 7.3 | 0.14 | 92.5 |
| 实施例3 | 12 | 30 | 37 | 3.8 | 0.06 | 92.3 |
| 实施例4 | 9.6 | 37 | 28 | 2.5 | 0.05 | 91.8 |
| 实施例5 | 5 | 30 | 33 | 6.7 | 0.14 | 91.4 |
| 实施例6 | 5 | 27 | 42 | 4.9 | 0.16 | 92 |
传统生物处理方法的处理效果受盐分影响较大，高浓度无机盐可通过升高环境渗透压破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，从而破坏微生物的生理活动，对废水生物处理产生毒害作用。通过向高盐发酵废水处理系统中投加耐高盐高效降解的松鼠葡萄球菌，提高系统的生物处理效率，达到快速降解发酵废水中残糖的目的，并通过固液分离除去菌体后，浓缩回收发酵废水所含粗盐。从以上的对比可以看出，在温度较高，通风时长长的情况下，粗盐得率高。
序列表
<110> 山东卓苒生物科技有限公司
<120> 能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌F-E8-1、应用及应用方法
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1455
<212> DNA
<213> 松鼠葡萄球菌F-E8-1(Staphylococcus sciuri F-E8-1)
<400> 1
tggcagtggc ggggtctata catgcagtcg agcgaacaga tgagaagctt gcttctctga 60
tgttagcggc ggacgggtga gtaacacgtg ggtaacctac ctataagact gggataactc 120
cgggaaaccg gggctaatac cggataatat tttgaaccgc atggttcaat agtgaaagac 180
ggtttcggct gtcacttata gatggacccg cgccgtatta gctagttggt aaggtaacgg 240
cttaccaagg cgacgatacg tagccgacct gagagggtga tcggccacac tggaactgag 300
acacggtcca gactcctacg ggaggcagca gtagggaatc ttccgcaatg ggcgaaagcc 360
tgacggagca acgccgcgtg agtgatgaag gtcttcggat cgtaaaactc tgttgttagg 420
gaagaacaaa tttgttagta actgaacaag tcttgacggt acctaaccag aaagccacgg 480
ctaactacgt gccagcagcc gcggtaatac gtaggtggca agcgttatcc ggaattattg 540
ggcgtaaagc gcgcgtaggc ggtttcttaa gtctgatgtg aaagcccacg gctcaaccgt 600
ggagggtcat tggaaactgg gaaacttgag tgcagaagag gagagtggaa ttccatgtgt 660
agcggtgaaa tgcgcagaga tatggaggaa caccagtggc gaaggcggct ctctggtctg 720
taactgacgc tgatgtgcga aagcgtgggg atcaaacagg attagatacc ctggtagtcc 780
acgccgtaaa cgatgagtgc taagtgttag ggggtttccg ccccttagtg ctgcagctaa 840
cgcattaagc actccgcctg gggagtacga ccgcaaggtt gaaactcaaa ggaattgacg 900
gggacccgca caagcggtgg agcatgtggt ttaattcgaa gcaacgcgaa gaaccttacc 960
aaatcttgac atcctttgac cgctctagag atagagtctt ccccttcggg ggacaaagtg 1020
acaggtggtg catggttgtc gtcagctcgt gtcgtgagat gttgggttaa gtcccgcaac 1080
gagcgcaacc cttaagctta gttgccatca ttaagttggg cactctaggt tgactgccgg 1140
tgacaaaccg gaggaaggtg gggatgacgt caaatcatca tgccccttat gatttgggct 1200
acacacgtgc tacaatggat aatacaaagg gcagcgaatc cgcgaggcca agcaaatccc 1260
ataaaattat tctcagttcg gattgtagtc tgcaactcga ctacatgaag ctggaatcgc 1320
tagtaatcgt agatcagcat gctacggtga atacgttccc gggtcttgta cacaccgccc 1380
gtcacaccac gagagtttgt aacacccgaa gccggtggag taacctttta ggagctagcc 1440
gtcgaagtga caagg 1455
Claims (10)
1.能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1，该菌株已于2020年3月6日保藏于中国典型微生物保藏中心，保藏号编号CCTCC NO.M 2020052。
2.如权利要求1所述的能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌，其特征在于，所述的松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1菌株的16sRNA其核苷酸序列如序列表1所示。
3.如权利要求1所述的能耐受高盐环境的松鼠葡萄球菌在高盐环境下降解有机酸和/或氨基酸发酵生产废水中的残糖中的应用。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的发酵生产废水为谷氨酸、苏氨酸、色氨酸、赖氨酸、柠檬酸、苹果酸发酵完毕后各工艺环节综合产生的浓缩或未浓缩废水；所述的发酵生产废水其盐分含量在5～40%之间。
5.如权利要求1所述松鼠葡萄球菌（Staphylococcus sciuri）F-E8-1的应用方法，包括以下的步骤：
调节高盐发酵废水氨基氮含量至0.5～1.0%，pH在3.0～9.0之间，将松鼠葡萄球菌株按照0.1～1.0%的接种量接种至废水中，于25～37℃通风培养24～72小时。
6.如权利要求5所述的应用方法，其特征在于，通风培养至废水残糖≤0.2%时停止，固液分离除去菌体后，浓缩回收发酵废水所含粗盐。
7.如权利要求6所述的应用方法，其特征在于，采用板框压滤、碟片离心、管式离心中的任一种方式进行固液分离。
8.如权利要求7所述的应用方法，其特征在于，固液分离时，板框滤布目数≥200目，离心机离心力≥6000g。
9.如权利要求6所述的应用方法，其特征在于，粗盐回收时，采用先多效蒸发或强制循环蒸发，随后流化床干燥，干燥温度60～120℃。
10.如权利要求6所述的应用方法，其特征在于，调节高盐发酵废水氨基氮含量至0.8%，pH在6.0，将松鼠葡萄球菌株按照0.5%的接种量接种至废水中，于33℃通风培养至废水残糖≤0.2%时停止培养，固液分离除去菌体后，浓缩回收发酵废水所含粗盐。
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